经济全球化背景下基于排队论的物流中心拣选作业优化

2020-01-02许琳丁永慧秦鹤凡如意刘晴晴南通理工学院商学院

营销界 2019年20期

■ 许琳丁永慧秦鹤凡如意刘晴晴（南通理工学院商学院）

一、引言

近年来，传统消费受到电商崛起的冲击，“互联网+商贸”成为一种新的消费升级，为物流业发展带来前所未有的机遇。物流行业受到越来越多重视[1]。从包括顺丰、四通一达等外包第三方物流企业[2]到京东物流、亚马逊物流等自有物流[3]等，优化组织物流各个环节已经成为增加利润、减少成本的重要举措。但是由于“双十一”等阶段性的高峰需求出现，物流中心拣选作业面临巨大挑战，优化拣选作业势在必行。

随着物流中心向着自动化、无人化方向发展，应用AGV小车的“货到人”系统成为一种充满前景的拣选方式。AGV小车的“货到人”拣选模式原理是AGV将货架搬运到拣选台前，人站在拣选台处将货架上的品项拣选出来。因此可以将AGV小车的“货到人”系统视为一个“排队系统”。排队论研究自然现象中排队现象，它主要包括以下两种模型结构：M/M/1系统和M/M/C系统[4-6]。调查发现，排队论在交通组织优化中应用广泛，而在物流中心拣选工作中尚未有深入地研究。

二、仿真设计

该研究使用百蝶（上海）电商物流仿真软件。在百蝶电商物流中心运营中，根据拣选站台的排队小件波次单数量来分配拣选作业任务，每个拣选站台均等作业，是按多路排队多通道系统服务（即采用C个M/M/1系统）来进行拣选作业的。在长期运营中发现，按多路排队多通道系统服务进行拣选作业会增加搬运距离，降低搬运效率，增加了拣选成本。单路排队多通道服务的M/M/C系统灵活方便，排在第一位的AGV小车可视哪个拣选站台有空就到哪个拣选站台，避免了各拣选站台忙闲不均的情形，充分发挥了各个拣选站台的服务能力，因此可提高搬运效率，降低拣选成本。

（一）基本假设及参数定义

假设排队系统中AGV小车的到达时间间隔为λ，而单位时间内拣选站台的服务AGV小车个数为μ，且各拣选站台的服务率相同。

(1)C为拣选站台数，A为AGV小车数；

(2)作业人员单位时间成本T1，AGV单位时间成本T2，拣选站台单位时间成本T3；

(3)作业人员平均工作时间W1，AGV平均工作时间W2，拣选站台平均工作时间W3；

（二）成本函数建立

在拣选作业过程中，考虑的成本因素有作业人员的单位时间费用、AGV小车单位时间费用和拣选站台单位时间费用。考虑以上成本因素，以总成本最小作为目标，建立成本函数模型：

三、仿真结果分析

（一）优化前后排队系统指标分析

假设物流中心内有2个拣选站台，每小时约有120个AGV小车通过2个拣选站台，平均每个货架的拣选时间为50s。

（1）采用2个M/M/1型系统进行拣选作业时，每个拣选站台有它各自的排队通道，排队的AGV小车不能从一条通道换到另一条通道上。把总的AGV小车数量二等分，就是引向每个拣选站台的货架数量，对于每个拣选站台有：

（2）采用M/M/2型系统进行拣选作业时：

两种系统的相应指标对比如表1所示。

由上表可见，在相同通道数目下，M/M/2系统明显优于2个平行的M/M/1系统。原因在于：2个平行的M/M/1系统表面上使得到达的货架被分散，但实际受着排队通道与服务通道一一对应的束缚，如果某一通道由于某种原因拖长了某个货架的拣选时间，显然要增加此通道后面排队的货架的等待时间，甚至会出现临近通道排队的货架后来居上的情形。而M/M/2系统要灵活得多，排在第一位的货架可视哪个服务台有空就到哪个服务台，避免了各拣选站台忙闲不均的情形，充分发挥了它们的服务能力，因而显得优越。

（二）优化前后作业时间、成本分析

对百蝶电商物流中心2018年9月10日某时段的订单进行拣选。优化前后的拣选作业过程中，配货员、AGV小车、拣选站台的平均工作时间如表2所示。假设作业人员的单位时间费用为0.3、AGV小车单位时间费用为1、拣选站台单位时间费用为1，拣选作业中AGV小车数为14。经过计算，优化前后拣选作业时长、作业成本的结果对比情况如表3所示。

表2 优化前后系统各要素平均工作时间对比

表3 优化前后作业时长、成本对比

由上表可以看出，未优化前拣选作业所用的时间为15.7分钟，作业成本为259.32，优化后拣选作业所用时间为11.9分钟，作业成本为196.5。优化后拣选作业所用的时间、作业成本都有所降低。当物流中心拣选作业量较大时，优化后所节约的时间和成本是不可忽视的，这将大大提高了拣选作业的效率，降低了拣选成本，从而提高物流中心的经济效益。